暗号通貨におけるPoS（Proof-of-Stake）コンセンサスアルゴリズムとは？

2011年、Bitcointalkフォーラムのユーザー「QuantumMechanic」というニックネームで知られる人物が、当時唯一のProof-of-Work (PoW)コンセンサスメカニズムを批判し、マイニングが無駄であると指摘しました。その代わりに、彼は新しい、より効率的なProof-of-Stake（PoS）アルゴリズムを提案しました。このPoSは、現在では多くの現代的なブロックチェーンの基盤となっています。

この記事では、Proof-of-Stake（PoS）がなぜ優れているのか、そしてそれがどのように機能するのかを解説します。記事の最後には、PoSベースのコインのリストと、それらが暗号通貨コミュニティで非常に人気がある理由についても説明します。

Proof-of-Stake（PoS）とは？

Proof-of-Stake（PoS）は、暗号通貨のコンセンサスメカニズムの一つで、マイニングを必要とせず、ネットワークの安定性を保つためにバリデーターが取引を確認します。PoSの仕組みでは、ランダムなプロセスを使用して、ステーキングの年数やノードの資産量（ステーキングされたトークンの量）などの要因に基づいて、次のブロックを生成するバリデーターを選定します。オリジナルのPoS概念では、ブロックチェーンに対するコントロールが、参加者が保持するコインの数に比例して分散されています。ユーザーは、一定量の暗号通貨をネットワークにロックすることによってバリデーターとなります。

新しいブロックを作成するプロセスは「フォージング」と呼ばれ、バリデーターへの報酬は通常、取引手数料から生成されます。フォージングに参加するためには、特定の量のトークンをステーキングしてネットワークにコミットする必要があります。ステークのサイズが大きいほど、そのノードが次のバリデーターに選ばれる確率が高くなります。ノードが次のブロックをフォージした場合、バリデーターは取引を検証し、新しいブロックをブロックチェーンに追加します。

富裕層のノードがバリデーションプロセスを支配するのを防ぐために、PoSネットワークではランダム化されたブロック選択やコインの年齢選択など、追加のメカニズムを実装することがよくあります。選ばれたノードは、検証されたブロックから取引手数料を受け取ります。

Proof-of-Stakeアルゴリズムの目的

Proof-of-Stakeの主な目的は、高いエネルギー効率でネットワークのセキュリティを提供することです。このアルゴリズムは、Proof-of-Workの高エネルギー消費という課題に対して、より堅牢なコンセンサスモデルを提供します。PoWがブロックを作成するための競争的なレースを必要とするのに対し、PoS参加者は自分のトークンを「凍結」することによって、ネットワークが公正に機能することに対する関心を検証します。最小限のコインを持っていれば、誰でもバリデーターになれるか、ステーキングプールに資金を委託できます。これにより、ネットワーク支援への参加の敷居が低く、安価な機材や電気代が不要になります。

PoSとPoWの違い

Proof-of-Work（PoW）とProof-of-Stake（PoS）のどちらがより効率的かについてよく議論されます。この質問に答えるために、主要な基準に基づいた比較表を用意しました：

PoWとPoSは、それぞれ暗号通貨エコシステムで独自の役割を果たしており、どちらが優れているかを一概に言うことはできません。PoWはマイニング中の高い炭素排出が批判されていますが、ブロックチェーンネットワークのセキュリティを確保するために安全なアルゴリズムであることが証明されています。

一方、PoSはPoWに対する人気のある代替手段で、高速な取引、より「環境に優しい」アプローチ、そして低い参入障壁という明確な利点があります。マイニングは高価なハードウェアを必要としますが、ステーキングはネットワーク内で一定量のコインをロックするだけで済みます。

PoWとPoSの主な違いは、どちらが次の取引ブロックを検証するかを決定する方法にあります。どちらを選択するかは、ブロックチェーンネットワークの具体的な目標や優先順位によって異なります。

人気のPoS暗号通貨

PoSアルゴリズムを使用する暗号通貨は、それぞれ独自のルールと方法を持っており、バリデーターにとって最も効果的な組み合わせを持っています（例えば、ランダム化されたブロック選択やコイン年齢選択）。ネットワークは、開発初期段階からPoSを採用することができますし、最初のトークンセールからPoSを導入することもあります。場合によっては、ブロックチェーンは最初にProof-of-Workアルゴリズムを使用し、その後PoSに移行することもあります。Ethereumがその例です。

次に、いくつかのPoSベースの暗号通貨を見ていきましょう：

• Ethereum (ETH): EthereumはもともとPoW（Ethash）アルゴリズムを使用していましたが、高い手数料と遅い転送速度という制限に直面しました。Ethereum 2.0への移行とPoSの導入により、ネットワークはマイニングからバリデーターに基づくセキュリティへと移行しました。現在、誰でも32ETHをステーキングすることでバリデーターになれます。PoSにより、Ethereumは消費電力を99.95％以上削減し、スケーラビリティを大幅に向上させるための将来のアップグレードの基盤を作りました。

• Cardano (ADA): Cardanoは独自のOuroborosアルゴリズムを使用しており、科学的研究に基づいて初めて正式に検証されたPoSメカニズムです。システムはエポックとスロットに分かれており、バリデーターは指定された時間にブロックを生成するために選ばれます。どんなユーザーでもADAをステーキングプールに委託し、報酬の一部を受け取ることができます。

• Avalanche (AVAX): Avalancheは、独自のPoS変種を使用し、高速で並列処理を特徴としています。バリデーターは、グローバルではなくローカルなサンプリングを通じて意思決定に参加し、1秒以内にコンセンサスを得ることができます。

• Algorand (ALGO): AlgorandはPure Proof-of-Stake（PPoS）モデルを実装しており、ALGOトークンホルダーの中からランダムに選ばれた委員会によってセキュリティとコンセンサスが達成されます。最小限のウォレット残高でも参加でき、トークンをロックする必要はありません。

今日、PoSはブロックチェーン技術の進化における重要なマイルストーンとなり、エネルギー効率が良く経済的に健全なコンセンサスモデルを提供しています。これにより、より多くの参加者がバリデーションにアクセスでき、参入障壁が低くなり、分散化が進みます。Ethereum、Cardano、Avalancheなどの現代のネットワークは、PoSがスケーラビリティとセキュリティにおいて持つ可能性を示しています。このような利点を考慮すると、PoSは今後の分散型エコシステムの基盤となることが期待されています。

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